Трансляционная модель хронической сердечной недостаточности у крыс

Аннотация:

Цель исследования — разработка трансляционной модели хронической сердечной недостаточности (ХСН) у крыс, позволяющей, с одной стороны, изучить тонкие механизмы, лежащие в основе данной патологии, а с другой стороны, выявить новые биомишени для поиска и изучения механизма действия инновационных лекарственных средств. Методика. Использован комплекс эхокардиографических, морфологических, биохимических и молекулярно-биологических исследований, позволяющий оценивать и дифференцировать этапы формирования ХСН. Результаты. Динамические эхокардиографические исследования показали, что ХСН формируется через 90 дней после воспроизведения переднего трансмурального инфаркта миокарда. К этому времени у животных основной группы отмечается статистически значимое по сравнению со 2-ми сут. после воспроизведения экспериментального инфаркта миокарда снижение ФВ левого желудочка сердца (соответственно 55,9 ± 1,4 и 63,9 ± 1,6%, р = 0,0008). Снижение насосной функции сердца (на 13% по сравнению со 2-ми сут. после операции и на —40% по сравнению с интактными животными) сопровождается увеличением КСР и КДР (соответственно с 2,49 ± 0,08 до 3,91 ± 0,17 мм, р = 0,0002, и с 3,56 ± 0,11 до 5,20 ± 0,19 мм, р = 0,0001), то есть к этому сроку развивается сердечная недостаточность. Результаты эхокардиографических исследований подтверждены данными морфометрии миокарда, продемонстрировавшими дилатацию правого и левого желудочков сердца. Параллельно проведенные гистологические исследования свидетельствуют о наличии патогномоничных для данной патологии изменений миокарда (постинфарктный кардиосклероз, компенсаторная гипертрофия кардиомиоцитов, очаги исчезновения поперечной исчерченности мышечных волокон и т.д.) и признаков венозного застоя в легких и печени. Биохимические исследования выявили значимое увеличение концентрации в плазме крови биохимического маркера ХСН — мозгового натрийуретического пептида. Данные молекулярно-биологических исследований позволяют говорить о наличии гиперактивности ренин-ангиотензин-альдостероновой и симпатоадреналовой систем, играющих ключевую роль в патогенезе ХСН. Заключение. Разработана трансляционная модель ХСН у крыс, воспроизводящая основные клинико-диагностические критерии этого заболевания. Показано наличие корреляции между морфометрическими, гистологическими, биохимическими и молекулярными маркерами прогрессирующей ХСН и эхокардиографическими диагностическими признаками, что позволяет использовать неинвазивный метод эхокардиографии, характеризующий состояние внутрисердечной гемодинамики, в качестве основного критерия оценки наличия/отсутствия данной патологии. Ключевые слова: трансляционная модель, крысы, хроническая сердечная недостаточность, эхокардиография, морфология, мозговой натрийуретический пептид, экспрессия рецепторов. Введение. Развитие современной медицинской науки невозможно без разработки и внедрения в повседневную практику экспериментальных трансляционных моделей, в достаточно полной мере отображающих наблюдаемую в клинике ситуацию. Такого рода модели должны репродуцировать клиническую патологию, быть легко воспроизводимыми, относительно недорогими и, что не менее важно, иметь ключевой диагностический признак, позволяющий неивазивным методом судить о полномасштабном формировании у животного моделируемого патологического процесса. Последнее является обязательным, поскольку позволяет объективно, без использования травматических процедур, установить наличие у животного моделируемой патологии и в случае подтверждения результата приступить к экспериментальной терапии с целью создания новых высокоэффективных лекарственных средств. Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) — сложный клинический синдром, который является исходом практически любого сердечно-сосудистого заболевания. Согласно данным ВОЗ, распространенность ХСН в общей популяции составляет 1,5-2%, а среди лиц старше 65 лет — 6—10%, и, несмотря на значительные успехи в лечении сердечно-сосудистых заболеваний, распространенность ХСН не только не снижается, но неуклонно возрастает. По данным Фрамингеймского исследования (Framing-ham Heart Study), средняя 5-летняя смертность во всей популяции больных ХСН (с учетом начальных и умеренных стадий) составляет 65% для мужчин и 47% — для женщин. В Российской Федерации, согласно результатам эпидемиологических исследований ЭПОХА-О-ХСН и ЭПОХА-ХСН, распространенность ХСН I-IV функционального класса составила 7% (7,9 млн чел.) от общего числа населения. Примерно половина больных ХСН умирает в течение первых 4 лет с момента верификации диагноза, а в тяжелых случаях — столько же в течение первого года, и это происходит, несмотря на повсеместное внедрение в широкую медицинскую практику самых эффективных на современном этапе лекарственных средств: ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента, бета-блокаторов, антагонистов альдостерона и т.д. В настоящее время единственным эффективным способом лечения декомпенсированной ХСН является пересадка сердца. Таким образом, разработка и внедрение легко воспроизводимой трансляционной модели ХСН, несомненно, является актуальной. При анализе литературы, посвященной моделированию ХСН на крысах, в базе данных PubMed на запрос «heart failure rats model» были получены ссылки на 2497 научных статей. Далее слепым методом из них было отобрано и проанализировано 25 статей, опубликованных в период с 2000 по 2017 гг., а также 9 обзоров литературы, посвященных моделированию сердечно-сосудистой патологии у лабораторных животных. Как следует из результатов проведенного анализа, ХСН на мелких лабораторных животных воспроизводят различными способами. Для этой цели используют гиперосолевую и метиониновую диеты; кардиотоксические агенты — антибиотик антрациклинового ряда доксирубицин, пирролизидиновый алкалоид монокроталин; несективный бета-адреностимулятор изопротеренол; коарктацию грудного или абдоминального отделов аорты. Однако в большинстве случаев моделирование ХСН производят путем одномоментной перевязки коронарной артерии. Реже для этой цели используют окклюзию с последующей реперфузией коронарной артерии. Нет и единого подхода как к срокам формирования ХСН, так и к критериям оценки наличия или отсутствия моделируемой патологии, что затрудняет сопоставление результатов в исследованиях различных авторов. Сроки формирования ХСН вне зависимости от способа моделирования варьируют от 10 до 70 дней, преимущественно 28—36 или 48—56 дней. Как правило, о наличии/отсутствии ХСН судят по состоянию инотропной функции левого желудочка сердца, которую оценивают или при помощи эхокардиографии, или измеряют dp/dt в левом желудочке сердца. Помимо этого, в ряде случаев оценивают уровень содержания в плазме крови биохимического маркера ХСН — мозгового натрий-уретического пептида и/или биохимического маркера повреждения миокарда — тропонина I. Также оценивают массу миокарда и проводят морфометрическую оценку размеров сердца. Однако обращает на себя внимание тот факт, что авторы исследований не приводят каких-либо убедительных аргументов по поводу выбранных ими сроков формирования ХСН, используя в качестве основополагающего критерия уровень сократимости миокарда. Такой подход представляется достаточно спорным, поскольку хорошо известно, что ХСН представляет собой многофакторный симптомокомплекс, включающий в себя, помимо собственно снижения сократительной способности сердца, дилатацию его полостей, деструктивные изменения миокарда, поражение органов-мишеней, гиперактивность ренин-ангиотензин-альдостероновой и симпатоадреналовой систем и т.д. Следует также отметить, что в проанализированных исследованиях оценка состояния инотропной функции сердца как основного критерия наличия/отсутствия ХСН, а также биохимических и/или каких-либо других показателей, как правило, проводится только в конечной временной точке эксперимента, то есть динамика формирования ХСН не отслеживается. Цель настоящего исследования — разработка трансляционной модели ХСН у крыс, воспроизводящей основные клинико-диагностические критерии этого заболевания: эхокардиографические признаки (снижение сократительного статуса миокарда, дилатация левого желудочка сердца), морфометрические и гистологические признаки, характеризующие состояние сердца при сформировавшейся ХСН, уровень в плазме крови биохимических маркеров ХСН (мозговой натрийуретический пептид) и экспрессии рецепторов, участвующих в процессах патологического ремоделирования миокарда (AT1A-R и P-AR), а также гистологические признаки повреждения органов-мишеней (печень, легкие). Методика. Животные. Эксперименты выполнены на беспородных белых крысах-самцах массой 160—180 г, полученных из ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства», филиал «Столбовая». Животные имели ветеринарный сертификат и прошли карантин в виварии ФГБНУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова». Животных содержали в соответствии с приказом Минздрава России № 199 от 01 апреля 2016 г. «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики» и СП 2.2.1.3218-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)» от 29 августа 2014 г. № 51. Все эксперименты с животными проводили в соответствии с международными правилами (European Communities Council Directive of November 24,1986 (86/609/EEC)), а также в соответствии с «Правилами работы с животными», утвержденными биоэтической комиссией ФГБНУ « НИИ фармакологии имени В.В. Закусова». Экспериментальный протокол. Поскольку из данных литературы и собственных наблюдений следует, что наиболее эффективным и близким к клинической ситуации способом воспроизведения ХСН является перманентное лигирование коронарной артерии, для моделирования ХСН использовали одномоментную перевязку левой коронарной артерии непосредственно в месте ее выхода из-под ушка сердца. Ложнооперированным животным подводили лигатуру под коронарную артерию. На 2-е сут. после воспроизведения инфаркта миокарда проводили эхокардиографические исследования и в дальнейший эксперимент отбирали только тех животных, у которых диагностировался передний трансмуральный инфаркт миокарда. Критерием формирования постинфарктной ХСН было статистически значимое по сравнению со 2-ми сут. после перевязки коронарной артерии снижение фракции выброса + дилатация левого желудочка сердца. Эхокардиографические исследования. Наркотизированных животных (кетамин, 100 мг/кг) фиксировали в положении на спине на операционном столике. Измерения проводили в условиях закрытой грудной клетки и спонтанного дыхания в одномерном М- и двухмерном В-модальных режимах при положении датчика эхокардиографа в парастернальной позиции по длинной оси сердца. В М-модальном режиме оценивали конечно-систолический (КСР) и конечно-диастолический (КДР) размеры левого желудочка сердца, затем по методу Teichholz рассчитывали фракцию выброса (ФВ), фракцию укорочения (ФУ), конечно-систолический объем (КСО), конечно-диастолический объем (КДО) левого желудочка. Оценку показателей проводили как минимум по пяти последовательным сердечным циклам. Все измерения выполняли в соответствии с Рекомендациями Американского общества и Европейской ассоциации по эхокардиографии. В работе использовали цифровой ультразвуковой эхокардиограф DP-6600 (Mindray, Китай) с электронным микроконвексным датчиком 65С15ЕА (6,5/8,0 МГц). Оценку состояния внутрисердечной гемодинамики проводили на 2-е, 7-е, 14-е, 30-е, 60-е и 90-е сут. после воспроизведения инфаркта миокарда. Морфологические исследования. Морфологическую оценку состояния миокарда, легких и печени производили у животных по окончании последнего эхокардиографического исследования. Для этих целей животных декапитировали, сердце, легкие и печень извлекали и фиксировали в 10%-ном забуференном растворе формалина и обрабатывали по общепринятым в гистологии методам для дальнейшего морфометрического и гистологического изучения. Парафиновые срезы (5 мкм) окрашивали галлоцианин-хромовыми квасцами с последующей докраской 1%-м водным раствором эозина. Микроскопию осуществляли в проходящем свете (микроскоп Nikon eclipse 55i, увеличение x100, х200, х400, Япония). Гистологические срезы сердец фотографировали, сохраняли в формате Jpeg и анализировали с помощью программы Adobe Photoshop CS5, оценивая толщину стенок, площадь желудочков и их полостей. Морфометрические измерения проводили на поперечном срединном срезе сердца. Биохимические исследования По окончании последнего эхокардиографического исследования у животных из бедренной вены забирали кровь для иммуноферментного определения содержания в плазме мозгового натрийуретического пептида (brain natriuretic peptide — BNP). Определение содержания BNP проводили с помощью автоматического биохимического и иммуноферментного анализатора «Chem Well 2910 Combi» (США). В работе использовали набор для иммуноферментного определения BNP у крыс RMP900 (R&D Systems, США). Молекулярно-биологические исследования. Для молекулярных исследований забирали образцы миокарда левого желудочка. Образцы отмывали от крови в изотоническом растворе натрия хлорида при +4°С, после чего их помещали в раствор RNAla-ter (Ambion, США) и хранили до выделения РНК при температуре -20°С. Ткани, извлеченные из раствора RNAlater, гомогенизировали в жидком азоте. Выделение тотальной РНК осуществляли с помощью набора Genejet (ThermoScientific) в соответствии с протоколом производителя. Концентрацию суммарной РНК в образцах определяли на спектрофотометре NanoDrop® ND-1000 (Thermo Fisher Scientific Inc., США). Для предотвращения контаминации геномной ДНК выделенную суммарную РНК обрабатывали ДНКазой I. Добавив все компоненты, смесь инкубировали при 37°С в течение 30 мин. Фермент инактивировали нагреванием при 65°С в течение 10 мин, предварительно добавив 25 мМ ЭДТА, из расчета 1 мкл на 10 мкл реакционной смеси, для предотвращения гидролиза РНК в процессе нагревания. Реакцию обратной транскрипции проводили с использованием гексамерных Random праймеров и обратной транскриптазы M-MuLV в составе набора Re-vertAid Н Minus First Strand cDNA Synthesis Kit (США) в соответствии с протоколом производителя. Для амплификации фрагментов кДНК исследуемых генов и генов «домашнего хозяйства» использовали наборы специфических праймеров и универсальный набор реактивов для проведения ПЦР «в реальном времени» (ПЦР-РВ) фирмы «Евроген» (Россия), содержащий референтный краситель ROX. В качестве гена «домашнего хозяйства» был использован ген бета-актина. Праймеры для генов были предоставлены ООО «ДНК-Синтез» с дополнительным праймером-зондом, содержащим флуоресцентный краситель FAM и его «тушитель» BHQ1. ПЦР-РВ проводили в 96-луночном ПЦР-планшете («Bio-Rad Laboratories, Inc.», США) на амплификаторе CFX96™ Real-Time PCR Detection Systems (Bio-Rad Laboratories, Inc., США). Предварительную обработку результатов проводили с использованием программного обеспечения, прилагаемого к прибору. Дальнейшая обработка проводилась с использованием алгоритма 2 . Расчет уровня матричной РНК (мРНК) проводили с использованием алгоритма deltadel-ta(Ct), в основу которого положены относительные изменения пороговых циклов (Ct) исследуемого и референсного гена в опытных и контрольных образцах. Статистические исследования. Для анализа динамики изменений эхокардиографических показателей использовали дисперсионный анализ повторных измерений с последующей обработкой методом множественных сравнений по Ньюмену—Кейлсу. Для определения статистической значимости различий между ложнооперированными и опытными крысами использовали t-критерий Стьюдента для независимых выборок. При проведении гистологического анализа проводили балльное шкалирование гидрофильной дистрофии печени и венозного застоя в легких. Данные, измеренные с помощью одинарной шкалы, обрабатывали с помощью критерия Манна—Уитни, результаты выражали в виде медиан, нижнего и верхнего квартилей. При оценке данных молекулярных исследований использовали t-критерий Стьюдента. Различия между показателями считались статистически значимыми при р < 0,05. Результаты и обсуждение: Эхокардиографические исследования. Результаты тестовых эхокардиографических исследований, выполненных на интактных животных перед их рандомизацией по группам, свидетельствуют о том, что показатели, характеризующие состояние внутрисердечной гемодинамики у включенных в эксперимент животных, колеблются в пределах физиологической нормы (рис. 1, А): конечно-систолический размер (КСР) — 1,60—2,31 мм; конечно-диастолический размер (КДР) — 3,35—4,18 мм; фракция укорочения (ФУ) — 47,8—59,1% и фракция выброса (ФВ) — 86,4—94,2%. У ложнооперированных животных (п = 8) на 2-е сут. после операции величины, характеризующие состояние внутрисердечной гемодинамики, не отличались от исходных (табл. 1). Величины КСР, КДР, ФУ и ФВ существенно не изменялись и в дальнейшем на протяжении всего периода наблюдения (3 мес.). У животных основной группы (п = 12) на 2-е сут. после воспроизведения инфаркта миокарда (в эту группу включены только животные с документально подтвержденным передним трансмуральным инфарктом миокарда) зарегистрированы существенные изменения в состоянии систолической функции левого желудочка сердца (табл. 1, рис. 1, Б) — статистически значимое по сравнению с ложнооперированными животными увеличение КСР и уменьшение ФВ, тогда как КДР у животных основной группы и ложнооперированных крыс практически не различался. Эти данные свидетельствуют о том, что у животных уже со 2-х сут. начинает формироваться систолическая сердечная недостаточность. Близкая картина зарегистрирована и к концу 1-го мес. от момента воспроизведения экспериментального инфаркта миокарда (табл. 1). Отмечается статистически значимое по сравнению со 2-ми сут. после операции увеличение КС Р. Вместе с тем, существенных изменений КДР и ФВ левого желудочка сердца не происходит. Через 2 мес. у животных основной группы состояние внутрисердечной гемодинамики претерпевает существенные негативные изменения: у них начинает формироваться дилатационная постинфарктная сердечная недостаточность (табл. 1). Об этом, в частности, свидетельствует не только статистически значимое динамическое увеличение КСР за месяц, но и статистически значимое по сравнению со 2-ми сут. после воспроизведения экспериментального инфаркта миокарда увеличение КДР. Однако ФВ левого желудочка сердца по сравнению как со 2-ми сут., так и со сроком 1 мес. после операции практически не меняется (табл. 1). Эти наблюдения свидетельствуют о том, что выявленные к этому времени изменения геометрии левого желудочка носят компенсаторный характер, позволяющий поддерживать насосную функцию сердца на относительно удовлетворительном уровне: снижение ФВ по сравнению с интактными животными менее 30%, а со 2-ми сут. после операции — в пределах 5%. Через 3 мес. после воспроизведения инфаркта миокарда у животных основной группы отмечается статистически значимое по сравнению со 2-ми сут. снижение ФВ левого желудочка сердца (табл. 1, рис. 1, В). Снижение насосной функции сердца (на 13% по сравнению со 2-ми сут. после операции и на —40% по сравнению с интактными животными) сопровождается дальнейшим динамическим увеличением КСР и КДР, что свидетельствует о развитии к этому сроку сердечной недостаточности. Следует также отметить, что к этому периоду наблюдения у 4 из 12 животных формируется постинфарктная аневризма передней стенки левого желудочка сердца (рис. 2, А). Таким образом, результаты динамического эхокардиографического исследования свидетельствуют о том, что у животных основной группы к концу 3-го мес. во всех случаях формируется постинфарктная сердечная недостаточность, течение которой в 33% случаев отягощено развитием постинфарктной аневризмы передней стенки левого желудочка сердца. Результаты эхокардиографических исследований напрямую коррелируют с данными морфометрии. Так, если размеры левого желудочка сердца у ложнооперированных животных находятся в пределах анатомической нормы (табл. 2, рис. 3, А), то у животных основной группы выявлена статистически значимая дилатация его полости. Площадь левого желудочка сердца у животных основной группы почти в 2 раза больше, чем у ложнооперированных (табл. 2, рис. 3, Б). Гистологические исследования. Сердце. Визуально сердца животных основной группы увеличены в размерах и по своей форме значительно отличались от сердец ложнооперированных животных, поскольку имели не конусообразную, а шаровидную форму, полости левого и правого желудочков расширены. Миокард животных основной группы дряблой консистенции с глинистым оттенком. В передней стенке левого желудочка сердца определялся трансмуральный рубец неправильной геометрической формы. У животных с аневризмой визуализируется мешковидное выпячивание истонченной стенки левого желудочка сердца, миокард левого желудочка сердца за пределами аневризмы утолщен (рис. 2, Б). При микроскопическом исследовании миокарда желудочков у животных основной группы выявляются очаги исчезновения поперечной исчерченности мышечных волокон, волнообразная деформация, вакуолизация и фрагментация кардиомиоцитов (рис. 4.1). Помимо этого у животных основной группы по сравнению с ложнооперированными статистически значимо (р = 0,001) увеличено количество кардиомиоцитов, содержащих мелкие ядра, что свидетельствует о преобладании в миокарде этих животных дистрофических процессов. Полученные результаты морфогистологического анализа макро- и микропрепаратов сердец животных основной группы, с одной стороны, свидетельствуют о наличии компенсаторной гипертрофии миокарда, протекающей на фоне постинфарктного кардиосклероза, с другой стороны, наблюдаемые параллельно с гипертрофией миокарда дилатация полостей и исчезновение поперечной исчерченности части кардимиоцитов свидетельствуют о снижении их сократительной способности. Легкие. Визуально легкие животных основной группы увеличены в размерах, имеют более плотную консистенцию и бурый оттенок легочной ткани по сравнению с ложнооперированными животными. Также отмечается расширение легочных вен. При микроскопическом исследовании легочной ткани животных основной группы показано, что, в отличие от ложнооперированных, капилляры межальвеолярных перегородок переполнены кровью, в альвеолах множественные диапедезные кровоизлияния (рис. 4.II), обусловливающие начало формирования патогномоничного для венозного застоя в легких гемосидероза. При проведении балльного шкалирования интенсивности кровенаполнения легких было показано, что у животных основной группы, по сравнению с ложно-оперированными, проявления венозного застоя и эритростаза статистически значимо выше (р = 0,02). Печень. Визуально печень животных основной группы, увеличена в размерах, края закруглены. На разрезе ткань более плотная, поверхность разреза имеет серо-желтый оттенок с темно-красными вкраплениями — патогномоничная для венозного застоя «мускатная печень». При микроскопическом исследовании печени животных основной группы выявлено полнокровие, расширение центральных вен и прилегающих к ним синусоидов, отмечены очаги кровоизлияний, дискомплексации печеночных балок, значительная часть гепатоцитов имела нечеткие контуры (рис. 4.III). Полнокровие и отек периферических долек печени был менее выражен. Было проведено балльное шкалирование интесивности гидрофильной дистрофии печени. Показано, что у животных основной группы по сравнению с ложнооперированными интесивность гидрофильной дистрофии статистически значимо выше (р = 0,001). Таким образом, результаты морфогистологического анализа макро- и микропрепаратов тканей печени и легких животных основной группы свидетельствуют о наличии у них хронического венозного полнокровия, характерного для ХСН. Биохимические исследования. В качестве биохимического маркера ХСН использовали BNP. BNP преимущественно секретируется кардиомиоцитами желудочков и в настоящее время рассматривается как «золотой стандарт» в диагностике ХСН. Показано, что у животных через 3 мес. после перевязки коронарной артерии концентрация BNP в плазме крови статистически значимо (р = 0,014) выше, чем у ложнооперированных (рис. 5). Увеличение содержания BNP (на 35%) в плазме крови животных основной группы является дополнительным свидетельством развития у животных ХСН. Молекулярно-биологические исследования. Хорошо известно, что ренин-ангиотензин-альдостероновая (РААС) и симпатоадреналовая (САС) системы занимают одно из ведущих мест в патогенезе ХСН. В условиях сформировавшейся ХСН эти системы, действуя синергично, инициируют активацию ряда патологических внутриклеточных сигнальных каскадов, ответственных, в частности, за снижение инотропной функции, аритмогенез и ремоделирование сердечной мышцы. Известно, что ангиотензин II (ATII) в ишемизированном миокарде выступает в качестве модулятора ремоделирования, способствуя развитию гипертрофии и/или фиброза миокарда. ATII в кардиомиоцитах реализует свои внутриклеточные эффекты преимущественно за счет активации AT1A-R. Показано, что в постинфарктном периоде как в инфарктной зоне, так и в неповрежденных отделах сердца уровень экспрессии AT1-R существенно выше, чем AT2-R. О состоянии РААС и САС судили по уровню экспрессии AT1A-R и бета-адренорецепторов (бета-AR). Показано, что у животных основной группы через 3 мес. после перевязки коронарной артерии уровень мРНК AT1A-R более чем на 40% превышает таковой, зафиксированный у ложнооперированных животных (рис. 6, А). Еще в 1995 г. было продемонстрировано, что в постинфарктном периоде как в периинфарктной зоне, так и в неповрежденных отделах сердца уровень экспрессии мРНК для AT1-R существенно выше, чем таковой для AT2-R. Показано, что активация AT1-R влечет за собой гипертрофию кардиомиоцитов, стимулирует синтез внеклеточного матрикса, гиперплазию гладкомышечных клеток коронарных артерий и увеличение их жесткости. Установлено, что AT1-R индуцируют экспрессию бета-трансформирующего фактора (TGFбетаl), посредством которого и реализуется гипертрофический рост кардиомиоцитов. Активация сигнального каскада от рецепторов TGFбета1 также увеличивает транслокацию белков Smad в ядро и транскрипцию генов таких белков как коллаген, фибронектин и фактор роста соединительной ткани (CTGF). Таким образом, индуцируемые в условиях ХСН ATII/TGFбета1 аутокринно-паракринные клеточные ответы в сердечных фибробластах, миокардиальном интерстиции и кардиомиоцитах вызывают гипертрофию миокарда. AT1-R также является мощным медиатором окислительного стресса и ROS-опосредованной сигнализации, что является одним из пагубных последствий активации RAS. Реактивные формы кислорода (ROS) играют важную роль в прогрессировании сердечно-сосудистых дисфункций и хронической сердечной недостаточности. Уровень экспрессии генов бета1-AR и бета2-AR у животных основной группы через 3 мес. после перевязки коронарной артерии превышал таковой у ложнооперированных животных соответственно на 35 и 48% (рис. 6, Б); различия статистически значимы — р=0,001 и р=0,0001. Увеличение мРНК (3-AR, по-видимому, является следствием хронической активации симпатического отдела вегетативной нервной системы, патогномоничной для ХСН. На фоне снижения инотропной функции сердца (на 40%) увеличение экспрессии бета-AR, вероятно, является ответной реакцией на десенситизацию этих рецепторов, характерную для ХСН. Полученные данные также свидетельствуют о том, что к концу 3-го мес. после перевязки коронарной артерии начинает формироваться характерный для ХСН феномен обратной регуляции (down и up-regulation) — снижение плотности бета1- и увеличение плотности бета2-AR, встроенных в клеточную мембрану кардиомиоцитов. Роль бета1-AR в регуляции деятельности сердца хорошо известна. Встроенные в клеточную мембрану кардиомиоцитов бета1-AR сопряжены с Gs сигнальными белками. В физиологических условиях их активация инициирует положительный инотропный, лузитропный и хронотропный эффекты. Однако при ХСН избыточная стимуляция и последующая активация PI3K-Akt-GSK-3бета сигнального пути инициирует гипертрофию, апоптоз, а в ряде случаев и некроз кардиомиоцитов; способствует ремоделированию сердца, что, собственно, и лежит в основе патогенеза этого заболевания В экспериментах in vivo, выполненных на трансгенных мышах, показано, что гиперэкспрессия бета1-AR приводит к гипертрофии, фиброзу и апоптозу кардиомиоцитов в течение первых недель после рождения. В дальнейшем у этих животных в течение нескольких месяцев формируется ХСН, по своим функциональным и гистологическим характеристикам близкая к таковой, наблюдаемой при дилатационной кардиомиопатии у человека. Продолжительность жизни трансгенных мышей значительно меньше, чем контрольных животных. Если увеличение экспрессии бета1-AR при ХСН ответственна за формирование патологических изменений миокарда, то наблюдаемая, в том числе и в наших экспериментах, гиперэкспрессии бета2-AR, сопряженных не только с Gs, но и с Gi сигнальными белками, носит компенсаторный характер. В исследованиях на трансгенных мышах было продемонстрировано, что повышенная экспрессия бета2-AR в условиях ХСН не только улучшает функцию желудочков, но и уменьшает гипертрофию миокарда. Этот кардиопротективный эффект опосредуется Gi сигнальными белками. В более поздних исследованиях было показано, что трансфекция Adv-бета2AR в кардиомиоциты, выделенные из сердец собак с ХСН, увеличивала содержание цАМФ и улучшала их сократительную функцию. Можно полагать, что увеличение в миокарде животных через 3 мес. после перевязки коронарной артерии экспрессии генов AT1A-R и бета-AR свидетельствует об активации РААС и САС, играющих ключевую роль в патогенезе ХСН. Заключение: Таким образом, разработана трансляционная модель ХСН у крыс, воспроизводящая основные клинико-диагностические критерии этого заболевания (снижение сократимости и дилатация желудочков сердца, признаки венозного застоя, увеличение в плазме биохимических маркеров, гиперэкспрессия AT1A-R и бета-AR). Установлена корреляция между морфометрическими, гистологическими, биохимическими и молекулярными маркерами прогрессирующей ХСН и эхокардиографическими диагностическими признаками, что позволяет использовать неинвазивный метод эхокардиографии, характеризующий состояние внутрисердечной гемодинамики, в качестве основного критерия оценки наличия/отсутствия данной патологии. Помимо этого, эхокардиография дает возможность в динамике оценивать этапы формирования этого патологического процесса. Разработанная трансляционная модель позволяет не только изучать тонкие механизмы, лежащие в основе этого патологического процесса, но и создает фундаментальную базу для поиска и доклинического изучения новых оригинальных лекарственных средств для профилактики и лечения ХСН.

Авторы:

Издание: Патологическая физиология и экспериментальная терапия
Год издания: 2018
Объем: 13с.
Дополнительная информация: 2018.-N 2.-С.136-148. Библ. 38 назв.
Просмотров: 333